水的电离及溶液的酸碱性典型例题和习题.docx
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水的电离及溶液的酸碱性典型例题和习题
高二化学《水的电离和溶液的酸碱性》典型例题及习题
(一)典型例题
【例1】常温下,纯水中存在电离平衡:
H2O
H++OH-,请填空:
改变条件
水的电离平衡移动
Kw
c(H+)总
c(OH-)总
水电离出的c(H+)
升温到100℃
通氯化氢
10-2mol/L
加氢氧化钠固体
10-4mol/L
加氯化钠固体
10-7mol/L
【例2】室温下,在pH=12的某溶液中,由水电离生成的c(OH-)为()双选
A.1.0×10-7mol·L-1B.1.0×10-6mol·L-1
C.1.0×10-2mol·L-1D.1.0×10-12mol·L-1
【例3】室温下,把1mL0.1mol/L的H2SO4加水稀释成2L溶液,在此溶液中由水电离产生的H+,其浓度接近于()
A.1×10-4mol/LB.1×10-8mol/L
C.1×10-11mol/LD.1×10-10mol/L【答案】D
【例4】将pH为5的硫酸溶液稀释500倍,稀释后溶液中c(SO42-):
c(H+)约为()
A、1:
1 B、1:
2 C、1:
10 D、10:
1【答案】C
【例5】弱酸HY溶液的pH=3.0,将其与等体积水混合后的pH范围是()
A.3.0~3.3B.3.3~3.5C.3.5~4.0D.3.7~4.3
【分析】虚拟HY为强酸,则将其与等体积水混合后
c(H+)=
×10-3mol·L-1
pH=3+lg2=3.3,事实上HY为弱酸,随着水的加入,还会有部分H+电离出来,故
c(H+)>
×10-3mol·L-1即pH<3.3。
【答案】A
【例6】将体积均为10mL、pH均为3的盐酸和醋酸,加入水稀释至amL和bmL,测得稀释后溶液的pH均为5,则稀释后溶液的体积()
A.a=b=100mLB.a=b=1000mL
C.a<bD.a>b
【分析】盐酸是强电解质,完全电离。
在加水稀释过程中盐酸电离出的H+离子的物质的量不会增加。
溶液中c(H+)与溶液体积成反比,故加水稀释时,c(H+)会随着水的加入而变小。
醋酸是弱电解质,发生部分电离。
在加水稀释过程中未电离的醋酸分子发生电离,从而使溶液中H+离子的物质的量增加,而c(H+)与溶液体积同样成反比,这就使得此溶液中c(H+)受到n(H+)的增加和溶液体积V增加的双重影响。
很明显,若将盐酸和醋酸同等程度的稀释到体积都为a,则盐酸的c(H+)比醋酸的c(H+)小。
若要稀释到两溶液的c(H+)相等,则醋酸应该继续稀释,则有b>a。
【答案】C
【例7】99mL0.1mol/L的盐酸和101mL0.05mol/L氢氧化钡溶液混合后,溶液的c(H+)为()(不考虑混合时的体积变化)。
A.0.5×(10-8+10-10)mol/LB.(10-8+10-10)mol/L
C.(1×10-14-5×10-5)mol/LD.1×10-11mol/L
【分析】把101mL的Ba(OH)2分差成99mL和2mL,其中99mLBa(OH)2溶液和99mL盐酸溶液恰好完全反应,这样就相当于将2mL0.05mol/L的Ba(OH)2加水稀释至200mL,先求溶液中的[OH-],然后再化成[H+],故应选D。
[答案]D
【例8】将pH=8的NaOH溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合后,溶液的pH值最接近于()。
A.8.3B.8.C.9D.9.7
[解析]同种溶质的酸或碱溶液混合后溶液的pH值约为大的pH减去0.3(两溶液的pH值必须相差2以上)。
[答案]D
【例9】室温下xLpH=a的盐酸溶液和yLpH=b的电离度为α的氨水恰好完全中和,则x/y的值为()
A.1B.10-14-a-b/αC.10a+b-14/αD.10a-b/α
【分析】c(HCl)=c(H+)=10-amol·L-1,盐酸的物质的量=10-a×xmol·L-1,c(NH3·H2O)·α=c(OH-)=10b-14mol·L-1,NH3·H2O物质的量为10b-14÷α×ymol·L-1。
根据题意:
10-a·x=10b-14÷α×y,得x/y=10a+b-14/α。
【答案】C
【例10】若在室温下pH=a的氨水与pH=b的盐酸等体积混合,恰好完全反应,则该氨水的电离度可表示为()
A.10a+b-12%B.10a+b-14%C.1012-a-b%D.1014-a-b%
【分析】设氨水和盐酸各取1L。
氨水电离出的c(OH-)=10-14÷10-amol·L-1=10a-14mol·L-1
即氨水电离出的OH-的物质的量为10a-14mol,而NH3·H2O的物质的量=盐酸的物质的量=10-bmol·L-1×1L=10-bmol;所以氨水的电离度为10a+b-12%。
【答案】A
【例11】用0.01mol/LH2SO4滴定0.01mol/LNaOH溶液,中和后加水至100mL。
若滴定时终点判断有误差:
①多加了1滴H2SO4;②少加了1滴H2SO4(设1滴为0.05mL)。
则①和②c(H+)之比为()
A.10B.50C.5×103D.104
【分析】多加1滴H2SO4,则酸过量,相当于将这1滴硫酸由0.05mL稀释至100mL。
少加1滴H2SO4,相当NaOH溶液过量2滴,即将这部分NaOH溶液稀释至100mL。
现计算如下:
①多加1滴硫酸时,c(H+)=
=10-5(mol/L),
②少加1滴硫酸时,c(OH-)
=10-5(mol/L),
c(H+)=
=10-9(mol/L),故二者比值为104。
【答案】D
【例12】有①、②、③三瓶体积相等,浓度都是1mol·L-1的盐酸溶液,将①加热蒸发至体积一半;向②中加入少量的CH3COONa固体(加入后仍显酸性);③不作任何改变,以酚酞作指示剂,用NaOH溶液滴定上述三种溶液,所耗NaOH溶液的体积为()
A.①=②>③B.③>②>①C.③=②>①D.①=②=③
【分析】本题着重考查酸碱中和、溶液的酸碱性判断及抽象思维能力。
对①加热蒸发,由于HCl的挥发性比水大,故蒸发后溶质可以认为没有,消耗的NaOH溶液的体积最少。
在②中加入CH3COONa固体,发生反应:
HCl+CH3COONa==CH3COOH+NaCl,当以酚酞作指示剂时,HCl、CH3COOH被NaOH中和:
HCl+NaOH==NaCl+H2O,CH3COOH+NaOH==CH3COONa+H2O,此过程中被中和的H+物质的量与③相同。
若改用甲基橙作指示剂,因为甲基橙的变色范围(pH)为3.1~4.4,此时,部分CH3COOH不能被NaOH完全中和,三种溶液所消耗的NaOH溶液体积为③>②>①。
【答案】C
【例13】以标准的盐酸溶液滴定未知的氢氧化钠为例,判断以下操作所引起的误差(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)
读数:
滴定前俯视或滴定后仰视;()
未用标准液润洗滴定管;()
用待测液润洗锥形瓶;()
滴定前滴定管尖嘴有气泡,滴定后尖嘴气泡消失;()
不小心将标准液滴在锥形瓶的外面;()
指示剂用量过多。
()
【分析】本题主要考查学生的实验操作规范及误差分析能力。
(1)滴定前俯视或滴定后仰视会导致标准液读数偏大,造成滴定结果偏高。
(1)未用标准液润洗滴定管,会使标准液浓度降低,造成滴定结果偏高。
(3)用待测液润洗锥形瓶,会使标准液用去更多,造成滴定结果偏高。
(4)气泡不排除,结束后往往气泡会消失,所用标准液读数增大,造成测定结果偏高。
(5)不小心将标准液滴在锥形瓶的外面,导致标准液读数偏大,造成滴定结果偏高。
(6)指示剂本身就是一种弱电解质,指示剂用量过多会导致标准液耗去偏多,造成测定结果偏高。
(二)基础练习
一、选择题
1.下列溶液肯定是酸性的是()
A含H+的溶液B加酚酞显无色的溶液
CpH<7的溶液D[OH-]<[H+]的溶液
2.将pH试纸用蒸馏水湿润后,去测定某溶液的pH,该溶液的pH将会
A.偏高B.偏低C.不变D.上述三种情况均有可能
3.pH相同的氨水、氢氧化钠和氢氧化钡溶液,分别用蒸馏水稀释到原来的X倍、Y倍、Z倍,稀释后三种溶液的pH同,则X、Y、Z的关系是
A.X=Y=ZB.X>Y=ZC.X<Y=ZD.X=Y<Z
4.pH=2的溶液,其H+浓度为0.01mol/L,下列四种情况的溶液:
①25℃的溶液、②100℃的溶液、③强酸溶液、④弱酸溶液,与上述符合的有
A.①③B.①②③④C.③④D.①③④
5.有甲、乙两种溶液,甲溶液的pH是乙溶液的两倍,则甲溶液中[H+]与乙溶液中[H+]的关系
A.2︰1B.100︰1C.1︰100D.无法确定
6.有两瓶pH值都等于2的酸溶液,一瓶是强酸,另一瓶是弱酸,可用来鉴别它们的一组试剂是
A.石蕊试液和水B.pH试纸和水
C.酚酞试液和水D.酚酞试液和苛性钠溶液
7.一元碱A与0.01mol/L的一元强酸等体积混合后所得溶液的pH为7。
以下说法中正确的是()
①若A为强碱,其溶液的物质的量浓度等于0.01mol/L
②若A为弱碱,其溶液的物质的量浓度大于0.01mol/L
③反应前,A溶液中c(OH)-一定是0.01mol/L
④反应后,混合溶液中阴离子的浓度大于阳离子的浓度
A.①② B.①③ C.①②③ D.①②③④
8.下列叙述正确的是()
ApH=3和pH=4的盐酸各10mL混合,所得溶液的pH=3.5
B溶液中[H+]越大,pH值也越大,溶液的酸性就越强
C液氯虽然不导电,但溶解于水后导电情况良好,因此,液氯也是强电解质
D当温度不变时,在纯水中加入强碱溶液不会影响水的离子积常数
9.在室温下,某溶液中由水电离出的H+浓度为1.0×10-13mol·L-1,则此溶液中一定不可能大量存在的离子组是()
A.Fe3+、NO3-、Cl-、Na+B.Ca2+、HCO3-、Cl-、K+
C.NH4+、Fe2+、SO42-、NO3-D.Cl-、SO42-、K+、Na+
10.为更好地表示溶液的酸碱性,科学家提出了酸度(AG)的概念,AG=lg
,则下列叙述正确的是()
A.中性溶液的AG=0B.酸性溶液AG<0
C.常温下0.1mol·L-1氢氧化钠溶液的AG=12D.常温下0.1mol·L-1盐酸溶液的AG=12
11.在25℃时,分别用pH=9、pH=10的两种氨水中和同浓度、同体积的盐酸,消耗氨水的体积分别为V1和V2,则V1和V2的关系是()
A.V1=10V2B.V1>10V2C.V1<10V2D.V2>10V1
12.在25℃时向VmLpH=a的盐酸中,滴加pH=b的NaOH(aq)10VmL时,溶液中Cl-的物质的量恰好等于Na+的物质的量,则a+b的值是
A.13B.14C.15D.不能确定
13.在一定温度下,相同pH的硫酸和硫酸铝溶液中水电离出来的c(H+)分别是1.0×10-amol·L-1和1.0×10-bmol·L-1,此温度下,水的离子积常数KW为()
A.1.0×10-14B.1.0×10-2a、C.1.0×10-(7+a)D.1.0×10-(a+b)
14.有0.006%醋酸溶液,其电离度为10%,假设溶液的密度为1g/mL,则下列结论正确的是
A.[H+]=10-3mol/LB.[OH-]=10-9mol/L
C.pH=4D.溶液中由水电离的[H+]=10-10mol/L
15.水是一种极弱的电解质,在室温下平均每n个水分子中只有1个分子发生电离,则n值是()
A.107B.5.56×108
C.1.0×10-14D.55.6
16.能使水的电离平衡向电离方向移动,而且所得溶液显酸性的是()
A.将水加热到99℃,使水的pH=6.1B.在水中滴入稀硫酸
C.在水中加入小苏打D.在水中加入氯化铝固体
二、填空题
17.水的电离可表示为2H2O
H3O++OH-。
已知,乙醇CH3CH2OH也能发生类似电离,写出该电离方程式___________________________________________________;又知乙醇的离子积常数为KS=1×10-19.10,在乙醇中的Ks相当于水中的________,与pH相当的是________________________,其值是_____________________。
18.
(1)有两瓶pH都等于2的无色溶液:
一瓶是强酸,一瓶是弱酸。
为了对它们作出鉴别,某学生只用蒸馏水和pH试纸,便得出结论,试简述其方法和结论:
______________________________________。
(2)试设计一个简单的实验证明,在醋酸溶液中存在着CH3COOH
CH3COO-+H+的电离平衡。
(要求写出简要操作、现象及实验能说明的问题)
19.在25℃时,有pH=a的盐酸与pH=b的NaOH溶液,取VaL该盐酸同该NaOH溶液恰好反应,需VbLNaOH溶液,问:
(1)若a+b=14时,则Va/Vb=(填数值);
(2)若a+b=13时,则Va/Vb=(填数值);
(3)若a+b>14时,则Va/Vb=(填表达式),且VaVb(填>、<或=).
20.有甲、乙两份等体积的浓度均为0.1mol·L-1的氨水,pH为11。
(1)甲用蒸馏水稀释100倍,则NH3·H2O的电离平衡向__________(填“促进”或“抑制”)电离的方向移动,溶液的pH将为_______(填序号)。
A.9~11之间B.11
C.12~13之间D.13
(2)乙用0.1mol·L-1的氯化铵溶液稀释100倍。
稀释后的乙溶液与稀释后的甲溶液比较,pH______(填“甲大”、“乙大”或“相等”),其原因是________________________________________________________
____________________________________________。
21.以标准的盐酸溶液滴定未知的氢氧化钠为例,判断以下操作所引起的误差(填“偏大”、“偏小”或“不变”)
滴定过程中,锥形瓶振荡太剧烈,有少量液滴溅出;()
标准液在刻度线以上,未予调整;()
滴定前仰视,滴定后俯视(标准液);()
碱式滴定管(待测液),或移液管里有水珠未经润洗,直接注入待测液;()
移液管吸取待测液后,悬空放入锥形瓶(尖嘴与瓶壁不接触);()
滴定到指示剂颜色刚变化,就认为到了滴定终点。
()
⑺锥形瓶用蒸馏水冲洗后,不经干燥便直接盛待测溶液;()
⑻滴定接近终点时,用少量蒸馏水冲洗瓶内壁。
()
三、计算题
22.在t℃时,稀硫酸和盐酸混合液中,c(H+)=10-amol·L-1,c(OH-)=10-bmol·L-1,已知a+b=12.向20mL该混合酸溶液中逐滴加入pH=11Ba(OH)2溶液,生成BaSO4的量如图所示,当加入60mLBa(OH)2溶液时,C点溶液的pH=6(体积变化忽略不计),试计算:
(1)最初混合酸溶液中c(H2SO4)=,c(HCl)=;
(2)A点pH=;
(3)B点比最初混合酸的pH增加多少(写出计算过程)?
(lg3=0.48)
(三)能力测试
1.pH=13的强碱溶液和pH=2的强酸溶液混合,所得溶液的pH=11,则强碱溶液和强酸溶液的体积之比为
A.11:
1B.9:
1C.1:
11D.1:
9
2.将0.23g钠投入到100mL水中,充分反应后所得溶液的密度为1g/cm3,则该溶液的pH为(温度为25℃)
A.1B.10C.12D.13
3.在10mLpH=12的NaOH溶液中,加入10mL的某酸,再滴入石蕊试液,溶液显红色。
这种酸可能是()。
A.pH=2的硫酸B.pH=2的醋酸C.0.01mol/L的甲酸D.0.01mol/L的硝酸
4.下列溶液:
①pH=0的盐酸,②0.5mol·L-1的盐酸溶液,③0.1mol·L-1的氯化铵溶液,④0.1mol·L-1的氢氧化钠溶液,⑤0.1mol·L-1的氟化钠溶液,由水电离的H+浓度由大到小的顺序正确的是()
A.①②③④⑤B.③⑤④②①C.①②③⑤④D.⑤③④①②
5.25℃时,在某物质的溶液中,由水电离出的c(H+)=1.0×10-amol·L-1,下列说法正确的是()
A.a<7时,水的电离一定受到促进B.a>7时,水的电离一定受到促进
C.a<7时,溶液的pH一定为aD.a>7时,溶液的pH可能为a
6.某温度下重水中存在电离平衡D2O
D++OD-,D2O的离子积常数=1.0×10-12,若pD=-lgc(D+),该温度下有关分析正确的是()
A.0.1molNaOD溶于重水制成1L溶液,pD=13
B.将pD=4的DCl的重水溶液稀释100倍,所得溶液pD=6
C.向30mL0.5mol·L-1NaOD的重水溶液中加入20mL0.5mol·L-1DCl的重水溶液,所得溶液pD=11
D.pD=10的NaOD的重水溶液中,由重水电离出的c(OD-)为1×10-10mol·L-1
7.Fe3+和I-在水溶液中的反应如下:
2Fe3++2I-==2Fe2++I2(水溶液),当上述反应达到平衡后,加入CCl4萃取I2,且温度不变,上述平衡____(填:
向左、向右、不)移动。
第二节水的电离和溶液的酸碱性参考答案
(二)基础练习
1.D2.D3.B4.B5.D6.BD7.A8.D
9.BCc水(H+)=1.0×10-13mol·L-1,则该溶液可能是强碱性溶液,也可能是强酸性溶液,总之,水的电离被抑制。
因而“一定不可能大量存在”是指酸性和碱性条件下都不能大量存在。
评注:
若去掉题干中的“不可”,则选D。
若去掉题干中的“一定不”,则选AD。
10.AD
11.B因为pH1=9,所以c1(OH-)=10-5mol·L-1;因为pH2=10,所以c2(OH-)=10-4 mol·L-1
根据题意得:
c1(NH3·H2O)V1=c2(NH3·H2O)V2
由于弱电解质浓度越大,电离程度越小,则
>10,即V1>10V2。
12.A根据电荷守恒,反应后的溶液中:
c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-)
由于c(Na+)=c(Cl-)
所以:
c(OH-)=c(H+)
即酸所提供的n(H+)等于碱所提供的n(OH-):
10-amol·L-1×VmL=10b-14mol·L-1×10VmL
解得:
a+b=13。
13.D14.CD
15.解析:
常温下,c(H+)=1.0×10-7mol·L-1,即每升水中已电离的水的物质的量是1.0×10-7mol,而每升水的物质的量是
,则:
n=
mol∶10-7mol=5.56×108
答案:
B
16.D
17.2CH3CH2OH
CH3CH2OH2++CH3CH2O-KwpCH3CH2OH29.55
18.
(1)等倍数(如1000倍)地稀释两种溶液,稀释过程中pH变化大的是强酸,pH变化小的是弱酸。
(2)在醋酸溶液中滴加石蕊试液,溶液变红色,证明醋酸能电离出H+;在上述溶液中加入少量的CH3COONH4晶体,振荡溶液,溶液颜色变浅,说明c(H+)变小,证明醋酸溶液中存在CH3COOH
CH3COO-+H+的电离平衡。
(注意:
用CH3COONH4晶体而不用CH3COONa晶体,是因为CH3COONH4在溶液中呈中性,故选择之。
)
19.
(1)1
(2)10-1
(3)10-14/(10-a×10-b);>.
20.
(1)促进;A
(2)甲大,乙用NH4Cl稀释后c(NH4+)增大,使NH3·H2O的电离平衡向抑制电离的方向移动,又由于NH4Cl溶液中NH4+水解,使稀释后的乙溶液的c(H+)增大
21.答案:
(1)~(6):
偏低;(7)、(8):
无影响。
22.
(1)c(H2SO4)=0.05mol·L-1,c(HCl)=0.20mol·L-1
(2)pH=1
(3)最初混合酸c(H+)=0.05mol·L-1×2+0.20mol·L-1=0.30mol·L-1
pH=0.52
B点还没有完全中和,酸有剩余
c(H+)=
=
mol·L-1pH=1.48
所以B点比最初混合酸的pH增加1.48-0.52=0.96
(三)能力测试
1.【解析】溶液混合一定先考虑相互之间的化学反应。
设加入的强酸的体积为1升,加入的强碱的体积为x,则混合前含氢离子0.01摩尔,由:
H++OH-=H2O,知:
0.1×x–0.01=(1+x)×0.001,得x=1/9。
【答案】D
2.D
3.[解析]本题实质考查对指示剂变色范围的了解程度。
石蕊变红色,则pH<5.0。
[答案]B、C。
4.[解析]纯水和酸、碱、盐的稀溶液中都存在着c(H+)与c(OH-)的乘积为一个常数关系,常温下纯水或不发生水解的盐的溶液中,水电离出的c(H+)=10-7mol·L-1。
在酸或碱溶液中,由水电离产生的c(H+)都小于10-7mol·L-1,酸(或碱)电离出的c(H+)或c(OH-)越大,则其水电离出的就越小。
pH=0的盐酸溶液中,水电离出的c(H+)=10-14mol·L-1,0.5mol·L-1的盐酸溶液中,水电离出来的c(H+)=2×10-14mol·L-1,0.1mol·L-1的氢氧化钠溶液中,水电离出c(H+)=10-13mol·L-1。
氯化铵、氟化钠等能发生盐的水解而促进了水的电离。
由于NH3·H2O电离度小于HF,NH4+水解程度大于F-,故氯化铵溶液中水电离程度比氟化钠溶液中的水电离程度大。
综上所述,水电离出的c(H+)由大到小的顺序为③⑤④②①。
[答案]B
5.[解析]围绕水电离出的c(H+)=1.0×10-amol·L-1考查水的电离知识点的掌握程度。
当a<7时,c(H+)=1.0×10-amol·L-1>1.0×10-7mol·L-1,此是水的电离被促进,则溶液必是盐溶液,可能溶液呈酸性或碱性,因此pH可能为a或14-a;a>7时,水的电离一定被抑制,则可能酸溶液或碱溶液,pH可能为a或14-a。
[答案]AD
6.[解析]根据该温度下重水的离子积常数,可推算0.1mol·L-1NaOD重水溶液中含c(D+)=10-12/c(OD-)=10-12/10-1=10-11。
A选项不正确。
该温度下纯重水电离的c(D+)=c(OD-)=10-6mol·L-1,把pD=4的DCl重水溶液稀释100倍后,c(D+)=10-6+10-6=2×10-6mol·L-1,所得溶液pD=6-lg2=5.7,B选项也不正确。
C选项中把30mL0.5mol